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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen eines Versorgungsnetzes mit einer Vielzahl von Wasserabgabestellen mit lokaler bzw. dezentraler Desinfektionseinrichtung sowie eine Anordnung für ein Wasser-Versorgungsnetz.
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Hintergrund
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Zur Versorgung mit Wasser, insbesondere mit Trinkwasser, an verschiedenen Wasserabgabestellen werden diese in einem Versorgungsnetz mit einer das Wasser zur Verfügung stellenden Versorgungseinrichtung verbunden, beispielsweise einem Wasserwerk. Dort sind regelmäßig Anlagen zum Aufbereiten des bereitzustellenden Wassern, beispielweise zum Reinigen, vorgesehen, die zentral im Wasserwerk überwacht und gesteuert werden.
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Aus dem Dokument
WO 2017 / 045662 A1 ist eine Desinfektionseinrichtung bekannt, die dem Desinfizieren von Wasser, insbesondere Trinkwasser, lokal im Bereich einer Wasserabgabestelle dient. Zum Desinfizieren wird das Wasser in einem Reaktorraum eingebracht und mit UV-Lichtstrahlen bestrahlt. Eine weitere Desinfektionseinrichtung für eine dezentrale Wasser-Desinfektion ist im Dokument
WO 2018 / 050144 A1 beschrieben.
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Zusammenfassung
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Überwachen eines Versorgungsnetzes mit einer Vielzahl von Wasserabgabestellen mit lokaler Desinfektionseinrichtung sowie eine Anordnung für ein Wasser-Versorgungsnetz anzugeben, mit denen auf zuverlässige und effiziente Art und Weise eine Überwachung von Eigenschaften des Wassers an den Wasserabgabestellen ermöglicht ist.
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Zur Lösung sind ein Verfahren zum Überwachen eines Versorgungsnetzes mit einer Vielzahl von Wasserabgabestellen mit lokaler Desinfektionseinrichtung sowie eine Anordnung für ein Wasser-Versorgungsnetz nach den unabhängigen Ansprüchen 1 und 10 geschaffen. Ausgestaltungen sind Gegenstand von abhängigen Unteransprüchen.
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Nach einem Aspekt ist ein Verfahren zum Überwachen eines Versorgungsnetzes mit einer Vielzahl von Wasserabgabestellen mit lokaler Desinfektionseinrichtung geschaffen, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Desinfizieren von Wasser mittels einer jeweiligen Desinfektionseinrichtung an einer Vielzahl von lokalen Wasseragabestellen eines Versorgungsnetzes, wobei hierbei zum Desinfizieren vor einer Wasserabgabe auf das in einem Reaktorraum der jeweiligen Desinfektionseinrichtung aufgenommene Wasser UV-Lichtstrahlen eingestrahlt werden; Bereitstellen von Zuordnungsdaten in einer zentralen Überwachungsstation, die eine Zuordnung der Wasserabgebstellen mit der Desinfektionseinrichtung zu einer jeweiligen Gruppe von Wasserabgabestellen anzeigen, die von anderen Gruppen von Wasserabgebstellen in dem Versorgungsnetz verschieden ist; lokales Erfassen von Messsignalen für das zu desinfizierende Wasser in der Desinfektionseinrichtung mittels einer jeweiligen Sensoreinrichtung; Übertragen der Messsignale von den Sensoreinrichtungen an die zentrale Überwachungsstation; Auswerten der Messsignale in der zentralen Überwachungsstation unter Berücksichtigung der Zuordnungsdaten, wobei die Messsignale hierbei mit Vergleichssignalen verglichen werden; Bestimmen einer Gruppenabweichung für eine der Gruppen von Wasserabgebstellen, wenn beim Auswerten festgestellt wird, dass die Messsignale für eine Mindestanzahl von Wasseragabestellen der Gruppe von den Vergleichssignalen abweichen; und Erzeugen von Signaldaten in der Überwachungsstation, die das Abweichen der Messsignale für die Gruppe anzeigen.
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Nach einem weiteren Aspekt ist eine Anordnung für ein Wasser-Versorgungsnetz mit einer Vielzahl von Wasserabgabestellen mit lokal zugeordneter Desinfektionseinrichtung geschaffen. Die Anordnung weist eine Vielzahl von lokalen oder dezentralen Wasseragabestellen auf, denen jeweils eine Desinfektionseinrichtung zum Desinfizieren von abzugebendem Wasser zugeordnet ist, wobei hierbei zum Desinfizieren vor einer Wasserabgabe auf das in einem Reaktorraum der jeweiligen Desinfektionseinrichtung aufgenommene Wasser UV-Lichtstrahlen eingestrahlt werden. Es ist eine jeweilige Sensoreinrichtung an der Desinfektionseinrichtung vorgesehen, die eingerichtet ist, Messsignale für das zu desinfizierende Wasser lokal zu erfassen. Eine Überwachungsstation ist für Folgendes eingerichtet: Bereitstellen von Zuordnungsdaten, die eine Zuordnung der Wasserabgebstellen mit der Desinfektionseinrichtung zu einer jeweiligen Gruppe von Wasserabgabestellen anzeigen, die von anderen Gruppen von Wasserabgebstellen in dem Versorgungsnetz verschieden ist; Empfangen der Messsignale von den Sensoreinrichtungen; Auswerten der Messsignale unter Berücksichtigung der Zuordnungsdaten, wobei die Messsignale hierbei mit Vergleichssignalen verglichen werden; Bestimmen einer Gruppenabweichung für eine der Gruppen von Wasserabgebstellen, wenn beim Auswerten festgestellt wird, dass die Messsignale für eine Mindestanzahl von Wasseragabestellen der Gruppe von den Vergleichssignalen abweichen; und Erzeugen von Signaldaten, die das Abweichen der Messsignale für die Gruppe anzeigen.
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Mithilfe der dezentralen oder lokalen Messsignalerfassung an den Wasserabgabestellen, die jeweils eine Desinfektionseinrichtung für das abzugebende Wasser aufweisen, ist in dem Versorgungsnetz ein umfassendes System zur Überwachung und Kontrolle des abzugebenden Wassers geschaffen. Die Wasserdesinfektion erfolgt dezentral an den Wasserabgabestellen mit der jeweiligen Desinfektionseinrichtung. Die jeweilige Sensoreinrichtung ermöglicht es, dezentral die Überwachung oder Kontrolle des abzugebenden Wassers durchzuführen, sodass insbesondere auch festgestellt werden kann, ob an den überwachten Wasserabgabestellen lokal Probleme auftreten, beispielsweise aufgrund einer Verunreinigung des Wassers auf dem Weg zwischen der zentralen Bereitstellung, zum Beispiel im Wasserwerk, und den lokalen Abgabestellen. Auch ermöglicht es die lokale oder dezentrale Messwerterfassung, gegebenenfalls Problemabschnitte oder -bereiche des Versorgungsnetzes zu identifizieren.
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Die Mindestanzahl von problembehafteten Wasserabgabestellen einer Gruppe, für die die Gruppenabweichung bestimmt wird, kann beispielsweise wenigstens 50 % der gemäß Zuordnungsdaten zur Gruppe gehörenden Wasserabgabestellen angeben. Alternativ kann vorgesehen sein, eine Gruppenabweichung festzustellen, wenn für wenigstens 75 % der Wasserabgabestellen einer Gruppe eine Abweichung von den Vergleichssignalen festgestellt wird. Für die Mindestanzahl kann eine Fehlergrenze bestimmt sein, beispielsweise ein Fehlertoleranzbereich von + / - 10 oder 15 % der Mindestanzahl. Die Gruppenabweichung kann für mehrere Gruppen gleichzeitig bestimmt werden.
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Zum Übertragen der Messsignale an die Überwachungsstation kann eine drahtlose Datenkommunikation vorgesehen sein, beispielsweise unter Ausnutzung einer WLAN-Struktur. Die Sensoreinrichtung kann zu diesem zweck an eine Transceiver-Einrichtung zum senden und Empfangen von Daten koppeln.
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In der Sensoreinrichtung oder einer zugeordneten Sensorsteuerung kann eine Vorverarbeitung der erfassten Messsignale vorgesehen sein, beispielsweise dahingehend, dass die Messsignale an die Überwachungsstation in bearbeiteter Form oder nur dann übertragen werden, wenn diese einen vorgegebenen Schwellwert überschreiten. Die Übertragung der Messsignale an die Überwachungsstation kann kontinuierlich oder in vorbestimmten Zeitabständen erfolgen. Die an die Überwachungsstation übermittelten Messsignale können, insbesondere im Fall einer Vorverarbeitung in der Sensoreinrichtung, bereits ein Abweichen von Vergleichssignalen anzeigen. In der Überwachungsstation wird dann geprüft, ob die Mindestanzahl von Wasserabgabestellen erreicht ist, sodass die Gruppenabweichung für die Gruppe bestimmt wird.
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Die Sensoreinrichtung kann einen optischen Sensor aufweisen, der eingerichtet ist, optische Messsignale für aus dem Reaktorraum mit dem zu desinfizierenden Wasser auf die Sensoreinrichtung zurückgeworfene UV-Lichtmessstrahlen zu erfassen. Der optische Sensor kann beispielsweise mit einer Fotodiode gebildet sein. Mittels der Messsignale kann in einem Beispiel eine optische Leistung für die zurückgeworfenen UV-Lichtmessstrahlen gemessen werden, welche mit der optischen Leistung der eingestrahlten UV-Lichtstrahlen vergleichbar ist. Eine zeitaufgelöste und / oder spektralaufgelöste Analyse der zurückgeworfenen UV-Lichtmessstrahlen kann vorgesehen sein, wahlweise zum Vergleich entsprechender zeitaufgelöster und / oder spektralaufgelöster Parameter der eingestrahlten UV-Lichtstrahlen.
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Mittels des optischen Sensors können die optischen Messsignale für zurückgeworfene UV-Lichtmessstrahlen einer Wellenlänge von etwa 200nm bis etwa 300nm erfasst werden, alternativ von etwa 220nm bis etwa 300nm. Licht dieser Wellenlängen, was zum Beispiel von UV-LEDs bereitgestellt werden kann, kann zum Desinfizieren des Wassers eingesetzt werden. Beispielsweise können UV-Lichtmessstrahlen mit einer Wellenlänge von etwa 275nm erfasst werden.
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In der Überwachungsstation kann bestimmt werden, für welchen individuellen Zeitpunkt für die Messsignale der Mindestanzahl von Wasseragabestellen ein Abweichen von den Vergleichssignalen festgestellt wird. Die Gruppenabweichung kann nur bestimmt werden, wenn die individuellen Zeitpunkte innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums liegen. Bei dieser Ausführungsform wird keine Gruppenabweichung bestimmt, wenn die individuellen Zeitpunkte nicht innerhalb des vorgegebenen Zeitraums liegen. Es kann vorgesehen sein, für diesen Fall, also das Vorliegen abweichender Messsignale, die aber nicht innerhalb des vorgegebenen Zeitraums auftreten, eine nachprüfende Messung oder Analyse innerhalb eines festgelegten zeitlichen Abstands zu wiederholen. Das Auftreten der Abweichungen von den Vergleichssignalen zeigt eine mögliche Störung an. Wegen des Auftretens der Abweichungen außerhalb des vorgegebenen Zeitraums wird die Gruppenabweichung (noch) nicht bestimmt.
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Daher soll zu einem späteren Zeitpunkt eine Überprüfung stattfinden, ob sich der detektierte Zustand für die Wasserabgabestellen geändert hat.
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In der Überwachungsstation kann bestimmt werden, mit welcher individuellen Häufigkeit innerhalb eines Prüfzeitraums für die Messsignale der Mindestanzahl von Wasseragabestellen ein Abweichen von den Vergleichssignalen festgestellt wird. Die Gruppenabweichung kann nur bestimmt werden, wenn für die Mindestanzahl von Desinfektionseinrichtungen der Wasseragabestellen die individuelle Häufigkeit wenigstens eine Mindesthäufigkeit erreicht. Auf diese Weise wird verhindert, dass bereits ein einmaliges Auftreten einer Abweichung für eine Mindestanzahl von Wasserabgabestellen zum Bestimmen der Gruppenabweichung führt. Auch diese Maßnahme dient dazu, die Sicherheit beim Bestimmen der Gruppenabweichung zu verbessern.
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Die Sensoreinrichtung kann mindestens einen weiteren Sensor aufweisen, der eingerichtet ist, weitere Messsignale für das Wasser an der Wasserabgabestelle mit der Desinfektionseinrichtung zu erfassen, die beim Auswerten in der Überwachungsstation mit weiteren Vergleichssignalen verglichen werden. Es kann hierbei vorgesehen sein, dass die Gruppenabweichung für eine Gruppe nur dann bestimmt wird, wenn zusätzlich für die weiteren Messsignale ein Abweichen von weiteren Vergleichssignalen für die Mindestanzahl von Wasserabgabestellen festgestellt wird.
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Ein weiterer Sensor kann eingerichtet sein, für mindestens eine Kenngröße aus der folgenden Gruppe weitere Messsignale für das in Desinfektionseinrichtung desinfizierte Wasser zu erfassen: Durchflussmenge, elektrische Leitfähigkeit und Temperatur. Ergänzend können für die Desinfektionseinrichtung lokal Parameter erfasst werden, beispielsweise die Betriebsdauer und Zeiträume für das Ein- und Ausschalten, also für Betriebszeiten, in denen das Wasser desinfiziert wird oder nicht.
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Die Wasserabgebstellen mit der Desinfektionseinrichtung können gemäß mindestens einem Zuordnungskriterium aus der folgenden Gruppe zugeordnet werden: mittels geografischer Ortskoordinaten bestimmter Bereich, Kommune, Stadt, Straße, Straßenabschnitt und Abschnitt des Versorgungsnetzes. Alternativ oder ergänzend können Wasserabgabestellen eines Abschnitts eines (komplexeren) Gebäudes einer Gruppe zugeordnet sein. Die dezentrale Messwerterfassung ermöglicht es auf diese Weise Problemzonen oder -bereiche zu identifizieren. Als Reaktion hierauf können Maßnahmen ergriffen werden, die sich gezielt auf den festgestellten Bereich oder die festgestellte Zone beziehen.
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Beim Auswerten der Messsignale kann eine Trendanalyse ausgeführt werden. Bei der Trendanalyse kann ein zeitlicher Verlauf der festgestellten Abweichung der Messsignale von den Vergleichssignalen beobachtet werden, beispielsweise eine über die Zeit zunehmend größere oder sich reduzierende Abweichung. Es kann die Entwicklung einer Abweichung für verschiedene Gruppen verglichen werden, um zum Beispiel eine sich im Versorgungsnetz zunehmend ausbreitende Verschmutzung des Wassers zu bestimmen.
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Die vorangehend in Verbindung mit dem Verfahren erläuterten Ausgestaltungen können im Zusammenhang mit der Anordnung für ein Wasser-Versorgungsnetz entsprechend vorgesehen sein.
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Figurenliste
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Im Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf Figuren einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
- 1 eine Anordnung für ein Wasser-Versorgungsnetz mit einer Vielzahl von Wasserabgabestellen, denen jeweils lokal oder dezentral eine Desinfektionseinrichtung zugeordnet ist; und
- 2 eine schematische Darstellung für ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zum Überwachen des Versorgungsnetzes.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Wasser-Versorgungsnetzes mit einem Wasserwerk 1, welches eine Vielzahl von Wasserabgabestellen 2 über ein Leitungsnetz 3 mit Wasser versorgt, beispielweise Trinkwasser. Die Wasserabgabestellen 2 können hierbei zum Beispiel in einer Stadt, einer Kommune oder einem Land verteilt sein. Wahlweise kann ein weiteres Wasserwerk an das Wasser-Versorgungsnetz angeschlossen sein.
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Die Wasserabgabestellen
2 verfügen jeweils über eine lokale oder dezentrale Desinfektionseinrichtung
4, die dazu dient, das empfangene und abzugebende Wasser lokal zu desinfizieren. Hierzu gelangt das empfangene Wasser in einen Reaktorraum der Desinfektionseinrichtung
4 und wird dort mit UV-Lichtstrahlen zum Desinfizieren bestrahlt. Desinfektionseinrichtungen dieser Art sind als solche bekannt, beispielsweise aus den Dokumenten
WO 2018 / 050144 A1 und
WO 2017 / 045662 A1 . Beispielsweise kann UV-Licht der Wellenlänge 275nm zum Desinfizieren eingesetzt werden. Das UV-Licht wird zum Beispiel mithilfe von UV-LEDs bereitgestellt.
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Die Wasserabgabestellen 2 mit der zugehörigen Desinfektionseinrichtung 4 sind im gezeigten Beispiel in Gruppen 5a, 5b, 5c unterteilt. Eine Wasserabgabestelle kann hierbei einer oder mehreren Gruppen zugeordnet sein. Die Gruppen 5a, 5b, 5c betreffen beispielsweise Stadt- oder Gemeindegebiete oder Straßenzüge. Auch die Bestimmung einer Gruppe anhand geografischer Ortsdaten kann vorgesehen sein.
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Den Desinfektionseinrichtungen 4 ist jeweils eine Sensoreinrichtung 6 zugeordnet, mit der für das zu desinfizierende Wasser Messsignale erfasst werden. Die erfassten Messsignale zeigen ein oder mehrere Messparameter für das zu desinfizierende oder das desinfizierte Wasser an. Beispielsweise kann vorgesehen sein, optische Messsignale für das Wasser in der Desinfektionseinrichtung 4 zu erfassen, beispielsweise in einem Reaktorraum der Desinfektionseinrichtung 4. So kann ein optischer Sensor vorgesehen sein, der im oder am Reaktorraum angeordnet ist, um aus dem Reaktorraum zurückgeworfenen UV-Lichtmessstrahlen zu erfassen, die in dem Reaktorraum entstehen, wenn das darin befindliche Wasser zum Desinfizieren mit den UV-Lichtstrahlen bestrahlt wird. Die eingestrahlten UV-Lichtstrahlen werden im Wasser selbst sowie an den Innenwandbereichen des Reaktorraums reflektiert und gestreut. Die so zurückgeworfenen UV-Lichtmessstrahlen werden mithilfe des optischen Sensors erfasst. Ergänzend können weitere Messgrößen an der Desinfektionseinrichtung erfasst werden, beispielsweise Temperatur, Durchflussmenge und / oder elektrische Leitfähigkeit des Wassers. Auch weitere optische Messgrößen können bestimmt werden, zum Beispiel mittels einer Transmissionsmessung für die Lichttransmission durch den Reaktorraum hindurch.
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Die Messsignale werden von den Sensoreinrichtungen 6 an eine zentrale Überwachungsstation 7 übermittelt, wahlweise nach einer zumindest teilweisen Signalvorverarbeitung in der Sensoreinrichtung 4. In der zentralen Überwachungsstation 7 werden die Messsignale ausgewertet, wobei ein Vergleich mit Vergleichssignalen vorgesehen ist. Wird für eine Mindestanzahl von Wasserabgabestellen 1 einer der Gruppen 5a, 5b, 5c eine Abweichung von den Vergleichssignalen festgestellt, so wird eine Gruppenabweichung für diese Gruppe bestimmt. In der Überwachungsstation 7 kann eine Information über die festgestellte Gruppenabweichung ausgegeben werden.
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In die Entscheidung zum Bestimmen der Gruppenabweichung können weitere Messinformationen einbezogen werden, beispielsweise das Auftreten der Abweichungen der Messsignale innerhalb eines Prüfzeitraums und / oder die Häufigkeit des Auftretens von Abweichungen für eine Gruppe. Das Bestimmen der Gruppenabweichung bringt zum Ausdruck, dass für die Wasserabgabestellen 2 der Gruppe potentiell ein Problem mit der Qualität des Wassers besteht. Hierauf können entsprechende Maßnahmen für den lokalen Bereich der Gruppe erfasst werden.
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2 zeigt eine schematische Darstellung für ein Ablaufdiagramm für das Verfahren zum Überwachen der Wasserabgabestellen 2 in dem Wasser-Versorgungsnetz. Gemäß Schritt 10 wird das Wasser mittels der Desinfektionseinrichtungen 4 dezentral an den Wasserabgabestellen 2 desinfiziert. Nach Schritt 20 werden in der Überwachungsstation 7 Zuordnungsdaten bereitgestellt, die die Zuordnung der Wasserabgabestellen 2 mit der Desinfektionseinrichtung 4 zu den Gruppen 5a, 5b, 5c angeben. Mittels der Sensoreinrichtungen 5 werden dezentral Messsignale für das zu desinfizierende Wasser erfasst (Schritt 30). Nach dem Übermitteln der Messsignale gemäß Schritt 40 werden diese in der Überwachungsstation im Schritt 50 ausgewertet. Hierbei werden die Messsignale, welche zuvor wahlweise mittels der Sensoreinrichtung 4 vorverarbeitet wurden, mit Vergleichssignalen verglichen. Im Schritt 60 wird eine Gruppenabweichung für eine der Gruppen 5a, 5b, 5c festgestellt, wenn für diese Gruppe für eine Mindestanzahl der Wasserabgabestellen 2 eine Abweichung der Messsignale von den Vergleichssignalen festgestellt wird. Hierauf werden im Schritt 70 Signaldaten erzeugt, die die festgestellte Gruppenabweichung anzeigen. Beispielweise kann eine Alarmnachricht erzeugt und ausgegeben werden.
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Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen sowie der Zeichnung offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der verschiedenen Ausführungen von Bedeutung sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2017/045662 A1 [0003, 0024]
- WO 2018/050144 A1 [0003, 0024]
